package com.atguigu.springboot.graph;/*
代码的功能：
@author:
@return:
@throws:
@args:    
*/

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;

public class graph {
    private ArrayList<String> vertexList;//存储顶点集合
    private int[][] edges;//存储图对应的邻结矩阵
    private int numOfEdges;//表示边的数目
    private boolean[] isVisited;//定义给数组boolean[], 记录某个结点是否被访问

    public static void main(String[] args) {
        int n = 8;//节点个数
        String[] Vertexs = {"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8"};
        graph graph = new graph(n);
        for (int i = 0; i < Vertexs.length; i++) {
            graph.vertexList.add(Vertexs[i]);
        }
        System.out.println(graph.vertexList);
        graph.insertEdge(0, 1, 1);
        graph.insertEdge(0, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 4, 1);
        graph.insertEdge(1, 3, 1);
        graph.insertEdge(2, 5, 1);
        graph.insertEdge(2, 6, 1);
        graph.insertEdge(3, 7, 1);
        graph.insertEdge(4, 7, 1);
        graph.insertEdge(5, 6, 1);
        System.out.println("深度优先算法的实现：");
        graph.dfs();
        System.out.println();
        System.out.println("广度优先算法的实现：");
        graph.bfs();
    }

    public graph(int n){
        vertexList = new ArrayList<>(n);
        edges = new int[n][n];
        numOfEdges = 0;
    }

    /**
     * 插入结点
     * @param vertex 待插入的结点
     */
    public void insertVertex(String vertex){
        vertexList.add(vertex);
    }

    /**
     * 添加边
     * @param v1 表示点的下标即第几个顶点 "A"-"B" "A"->0 "B"->1
     * @param v2 第二个顶点对应的下标
     * @param weight 两点间的权重
     */
    public void insertEdge(int v1, int v2, int weight){
        edges[v1][v2] = weight;
        edges[v2][v1] = weight;
        numOfEdges++;
    }
    //得到边的数目
    public int getNumOfEdges(){
        return numOfEdges;
    }
    //返回v1和v2的权值
    public int getWeight(int v1, int v2){
        return edges[v1][v2];
    }

    /**
     * 得到第一个邻接结点的下标 w
     * @param index
     * @return 如果存在就返回对应的下标，否则返回-1
     */
    public int getFirstNeighbor(int index){
        for (int i = 0; i < vertexList.size(); i++) {
            if (edges[index][i] > 0){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
    public String getValueByIndex(int i) {
        return vertexList.get(i);
    }

    /**
     * 深度优先遍历算法
     * @param isVisited 节点是否被访问的数组
     * @param i 节点的编号
     */
    private void dfs(boolean [] isVisited, int i){
        //首先我们访问该结点,输出
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
        //将结点设置为已经访问
        isVisited[i] = true;
        //查找结点i的第一个邻接结点w
        int w = getFirstNeighbor(i);
        while (w != -1){//说明该节点有第一个邻近的节点
            if (! isVisited[w]){//如果该节点没被访问过 则继续进行深度优先遍历
                dfs(isVisited, w);
            }
            //如果w结点已经被访问过 则进行该节点的广度查找
            w = getNextNeighbor(i, w);
        }
    }

    /**
     * 重载dfs 遍历图中的节点 确保每个节点都能被遍历到
     */
    public void dfs(){
        isVisited = new boolean[getNumOfVertex()];
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]){
                dfs(isVisited, i);
            }
        }
    }

    /**
     * 广度优先遍历的方法
     * @param isVisited
     * @param i
     */
    public void bfs(boolean[] isVisited, int i){
        int u;// 表示队列的头结点对应下标
        int w;//邻接节点
        LinkedList queue = new LinkedList();//队列，记录结点访问的顺序
        //访问结点，输出结点信息
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "=>");
        //标记为已访问
        isVisited[i] = true;
        //将结点加入队列
        queue.addLast(i);
        while (!queue.isEmpty()){//当队列非空
            //取出队列的头结点下标 该节点已经被访问过了
            u = (Integer) queue.removeFirst();
            //得到第一个邻接结点的下标 w
            w = getFirstNeighbor(u);
            while ( w != -1){//说明找到了邻接的结点
                //是否被访问过 没被访问 就打印
                if (!isVisited[w]){
                    System.out.print(getValueByIndex(w) + "=>");
                    isVisited[w] = true;
                    queue.addLast(w);
                }
                //以u为前驱点，找w后面的下一个邻结点
                w = getNextNeighbor(u, w);//体现出我们的广度优先
            }
        }
    }
    //重载函数 确保每个结点都被遍历到了
    public void bfs(){
        isVisited = new boolean[getNumOfVertex()];
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]){
                bfs(isVisited, i);
            }
        }
    }
    //返回结点的个数
    public int getNumOfVertex(){
        return vertexList.size();
    }
    /**
     * 根据前一个邻接结点的下标来获取下一个邻接结点。
     * @param v1 当前节点
     * @param v2 当前节点的一个邻接结点
     * @return 当前节点的下一个邻接结点
     */
    public int getNextNeighbor(int v1, int v2){
        for (int i = v2 + 1; i < vertexList.size(); i++) {
            if (edges[v1][i] > 0){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

}
